1、大氣污染控制技術(shù)習(xí)題七第七章氣態(tài)污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)某混合氣體中含有 2% （體積）CO2,其余為空氣?；旌蠚怏w的溫度為30。C,總壓強(qiáng)為500kPa。從手冊(cè)中查得 30 C時(shí)在水中的亨利系數(shù)E=1.88X 10 5kPa,試求溶解度系數(shù) H及相平衡常數(shù)m,并計(jì)算每100g與該氣體相平衡的水中溶有多少gCO2。解：由亨利定律 P*=Ex, 500X 2%=1.88 X 105x, x=5.32 X 10 5。由 y*=mx , m=y*/x=0.02/5.32 x 10 5=376。因 x=5.32 X 10 5很小，故 Cco2=2.96mol/m3。C2.9643H -3 2.96 10 m

2、ol /（m Pa）P 500 2% 10100g與氣體平衡的水中約含 44 X 100 X 5.32 X 10 5/18=0.013go20 C時(shí)O2溶解于水的亨利系數(shù)為40100atm，試計(jì)算平衡時(shí)水中氧的含量。解：在1atm下。2在空氣中含量約 0.21。 0.21=4.01 x 104x解得。2在水中摩爾分?jǐn)?shù)為 x=5.24 X 10 6o用乙醇胺（MEA）溶液吸收H2s氣體，氣體壓力為 20atm,其中含0.1%H2s （體積）。 吸收劑中含0.25mol/m 3的游離MEA。吸收在293K進(jìn)行。反應(yīng)可視為如下的瞬時(shí)不可逆反應(yīng)：H 2s CH2CHCH2NH2 HS CH2CHCH2

3、NH3。已知：kAla=108h 1, kAga=216mol/m 3.h.atm , Dai =5.4 x 10 6m2/h , Dbi=3.6X 10 6m2/h。試求單位時(shí)間的吸收速度。解：20 C 時(shí) H2s E=0.489X 105kPa,分壓 20atm x 0.1%=2.03kPa。P*=Ex , x=P*/E=4.15 x 10 5,故 C*h2s=2.31mol/m 3。H=C/P*=2.3/ ( 2.03X 103) =1.14 X 10 3mol/ (m3.Pa) =115mol/ (m3.atm)由六點(diǎn) 親 A0.542KAl M。Na*K Al (C H 2sCH2S

4、) 1.85 2.314.3mol/(m3 h)。在吸收塔內(nèi)用清水吸收混合氣中的SO2,氣體流量為5000m3N/h,其中SO2占5%,要求SO2的回收率為95%,氣、液逆流接觸，在塔的操作條件下，SO2在兩相間的平衡關(guān)系近似為 Y*=26.7X，試求：1）若用水量為最小用水量的1.5倍，用水量應(yīng)為多少？2）在上述條件下，用圖解法求所需的傳質(zhì)單元數(shù)。解：Gb=5000X 0.95=4750m3N/h。Yi=0.053Y2(5000 4750) 5% 2,63 10 4750(_LS).( c ) minGBY Y20.053 0.00263x 0八max0.053/26.725.4。因此用水量

5、 Ls=25.4GbX 1.5=1.81 X 105m3N/h。由圖解法可解得傳質(zhì)單元數(shù)為5.6。某吸收塔用來(lái)去除空氣中的丙酮，吸收劑為清水。入口氣體流量為10m3/min,丙酮含量為11% （摩爾），要求出口氣體中丙酮的含量不大于2% （摩爾）。在吸收塔操作條件下，丙2酮一水的平衡曲線(xiàn)（1atm和299.6K）可表示為y 0.33xe （1 x）。1）試求水的用量，假設(shè)用水量取為最小用水量1.75倍；2）假設(shè)氣相傳質(zhì)單元高度（以 m計(jì)）Hy 3.3G0.33L 0.33 0其中G和L分別為氣、液相的流量（以kg/m2.h表示），試計(jì)算所需要的高度。解：GB=10X0.89=8.9m3/min

6、, 丫1=0.124, Y2=002。作出最小用水時(shí)的操作線(xiàn)，xmax=0.068。Ls、0.124 0.023故（）min 1.53, Ls=1.53X 1.75X8.9=23.8m3/min。Gb0.068圖解法可解得傳質(zhì)單元數(shù)為3.1。H y 3.3 （）0.332.39m。Hy=2.39x 3,1=7,4m。某活性炭填充固定吸附床層的活性炭顆粒直徑為3mm,把濃度為0.15kg/m3的CCl4蒸汽通入床層，氣體速度為5m/min ,在氣流通過(guò)220min后，吸附質(zhì)達(dá)到床層 0.1m處；505min后達(dá)到0.2m處。設(shè)床層高1m,計(jì)算吸附床最長(zhǎng)能夠操作多少分鐘，而CCl4蒸汽不會(huì)逸出？解

7、：利用公式KL 0 ,將已知數(shù)據(jù)代入220 0.1K505 0.2K2850min/ m65min因此 max 2850 1 65 2785 min o max在直彳空為1m的立式吸附器中，裝有 1m高的某種活性炭，填充密度為 230kg/m3,當(dāng)吸 附CHCI3與空氣混合氣時(shí)，通過(guò)氣速為 20m/min , CHCl 3的初始濃度為 30g/m3,設(shè)CHCI3 蒸汽完全被吸附，已知活性炭對(duì) CHCl 3的靜活性為26.29%,解吸后炭層對(duì) CHCl 3的殘留活 性為1.29%,求吸附操作時(shí)間及每一周期對(duì)混合氣體的處理能力。解：/a b（0.2629 0.0129） 230K 95.8 min

8、/ mV 020 30 101/KL 95.8min , x aSL b （0.2629 0.0129） 11 230 45.2kg。47.8在溫度為323K時(shí)，測(cè)得CO2在活性炭上吸附的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下，試確定在此條件下弗羅 德里希和朗格謬爾方程的諸常數(shù)。單位吸附劑吸附的 CO2體積（cm3/g）氣相中CO2的分壓（atm）3015126738149351046解:XT cm3/gP atmlgXTlgPP/V3011.47700.0335121.7080.3010.0396731.8260.4770.0458141.9090.6020.0499351.9690.6990.05410462.01

9、70.7780.0581依據(jù)公式XT kPn,對(duì)lgXTlgP進(jìn)行直線(xiàn)擬合：XT 30P07,即K=30, n=1.43;P 1 P ,，一 P_依據(jù)公式一 一，對(duì)P P/V進(jìn)行直線(xiàn)擬合： 一 0.0289 0.005P ,VBVm VmV即 Vm=200, B=0.173。7.9利用活性炭吸附處理脫脂生產(chǎn)中排放的廢氣，排氣條件為294K, 1.38X 105Pa,廢氣量25400m3/h。廢氣中含有體積分?jǐn)?shù)為0.02的三氯乙烯，要求回收率99.5%。已知采用的活性炭的吸附容量為28kg三氯乙烯/100kg活性炭，活性炭的密度為 577kg/m3,其操作周期為4h, 加熱和解析2h,備用1h,

10、試確定活性炭的用量和吸附塔尺寸。解：三氯乙烯的吸收量 V=2.54 X 104X 0.02X99.5%=505.46m3/h, M=131.5 。由理想氣體方程 PV mRT得MPVMm RT_ 33.75 103kg/h1.38 105 505.46 131.58.31 294因此活性炭用量m0100283.75 103 4 5.36 104 kg；m045.36 10392.9m。5777.10尾氣中苯蒸汽的濃度為0.025kg/kg干空氣，欲在298K和2atm條件下采用硅膠吸附凈化。固定床保護(hù)作用時(shí)間至少要90min。設(shè)穿透點(diǎn)時(shí)苯的濃度為0.0025kg/kg干空氣，當(dāng)固定床出口尾氣中

11、苯濃度達(dá)0.020kg/kg干空氣時(shí)即認(rèn)為床層已耗竭。尾氣通過(guò)床層的速度為1m/s （基于床的整個(gè)橫截面積），試決定所需要的床高。已知硅膠的堆積密度為 625kg/m3,平均粒徑 Dp=0.60cm ,平均表面積 a=600m2/m3。在 上述操作條件下，吸附等溫線(xiàn)方程為：Y*=0.167X1.5。式中Y*=kg苯/kg干空氣，X=kg苯/kg硅膠。假定氣相傳質(zhì)單元高度Hoy 0.00237（DpG/ 嚴(yán)1解：Y J,Y1=0.025kg 苯/kg 干空氣，Xi（鼠擊/5 0.282kg苯/ kg硅膠,丫2=0, X2=0。故操作線(xiàn)方程為 X=11.28Y。當(dāng) 丫=丫 b=0.0025kg 苯

12、/kg 干空氣時(shí)，X=11.28 X 0.0025=0.0282kg 苯/kg 硅膠。Y*=0.167 x 0.02821.5=0.0008kg 苯/kg 干空氣。一匚588.08,由此可求得丫 d丫 *近似值;Y YYbY Y同時(shí)，f由此求得fQbWeYdwWeYw dwwb(1)(1)(YWaW丫0WaWb丫0WaY dY dYY dYWeY Yb Y Y*Yby 丫*Wb(1 Y )( Ye dYYe dY )、八*、，.*Yby 丫Yby 丫的近似值，列表如下：w wbb) w丫Y*1dYY dYW Wb Wa1工 X丫 丫、dw(1 )丫0 Wawe. Y . dw(1 )wb丫0

13、Wa*Y Y*Y Y*YbyyYb=0.00250.0008588.080000.9000.00500.0022361.901.1841.1840.19900.80.16920.16920.00750.0041294.930.8212.0050.33710.70.10350.27270.01000.0063272.240.7092.7140.45630.60.07750.35020.01250.0088273.370.6823.3960.57090.50.06310.41330.01500.0116296.120.7124.1080.69060.40.05390.46710.01750.014

14、6350.460.8084.9160.82650.30.04760.5147Ye=0.02000.0179475.001.0325.9481.00000.20.04340.5580Nog=5.948,f=0.5580;2atm, 298K 時(shí)， =2.37kg/m3,因此Gv 2.37kg/(m2 s),故 Hog=(DA0.51142 (0.60 10 2 2.31)0.510.07041m；a6001.835 10 5因此吸附區(qū)高度為 H2=Hog.Nog=0.07041 X 5.948=0.419m。對(duì)單位橫截面積的床層，在保護(hù)作用時(shí)間內(nèi)吸附的苯蒸汽量為(0.025 0) X 2.37X

15、 60X 90=320 (kg 苯/m2)而吸附床飽和區(qū)吸附苯蒸汽量(H H2) b(xT0)吸附床未飽和區(qū)吸附苯蒸汽量H2 b(xT0)(1 f)因此總吸附量 (H 0.419) 625 0.282 0.419 625 0.282 0.442 320解得H=2.05m ,此即所需要的最小床高。7.11把處理量為250mol/min的某一污染物引入催化反應(yīng)器，要求達(dá)到74%的轉(zhuǎn)化率。假設(shè)采用長(zhǎng)6.1m,直徑3.8cm的管式反應(yīng)器，求所需要催化劑的質(zhì)量和所需要的反應(yīng)管數(shù)目。假定反應(yīng)速度可表示為：Ra= 0.15 (1 xa) mol/ (kg催化劑.min)。催化劑堆積密度為 580kg/m3。解：反應(yīng)管轉(zhuǎn)化率為 xa時(shí)，反應(yīng)速度為 Ra=- 0.15 (1xa) mol/ (kg催化劑.min)。根據(jù)單管物料平衡可列出如下方程：0.15(1 xA) Adx QdxA其中 A (3.8 10 2)21.1410 3 m2, Q 單位為 mol/min。dx&數(shù)據(jù)代入并整理得 0.098668 dx Q ,對(duì)等式兩邊積分，即1 Xa0.098668 06.1dx八 0.74 dxA 丘 /口Q ,解得 Q=0.447mol/min 。01Xa反應(yīng)管數(shù)目:250/0.447 = 560 個(gè)。7.12為減少SO2向大氣環(huán)境的排放量，一管式催化反應(yīng)器用